1427 / MU_po_KP
.pdf
Для предотвращения заклинивания тел качения, вызываемого температурным удлинением вала или неточностью изготовления деталей подшипникового узла, применяют две основные схемы установки подшипников:
1)с фиксированной и плавающей опорой (рис. 7.5.1 - 7.5.5);
2)с фиксацией враспор (рис. 7.5.6 - 7.5.8).
Рис. 7.5.1. Вал установлен на радиальных подшипниках; правый – фиксированный; левый – плавающий.
По схеме 1 в одной опоре устанавливают подшипник, фиксирующий положение вала относительно корпуса в обоих направлениях; он жестко крепится в осевом направлении, как на валу, так и в расточке корпуса. Опора А
– фиксирующая; она воспринимает радиальную и двустороннюю осевые нагрузки. Внутреннее кольцо второго подшипника б жестко (с помощью разрезного кольца) крепится на валу в осевом направлении; внешнее кольцо может свободно перемещаться вдоль оси стакана (опора б – плавающая). Для свободного перемещения внешнего кольца подшипника в стакане необходимо назначить соответствующую посадку с зазором, а также обеспечить с зазором, а также обеспечить соответствующий зазор (а).
92
Рис. 7.5.2. Вал установлен на радиальных подшипниках: правый– фиксированный, левый – «плавающий»
Рис. 7.5.3. Вал установлен на радиальных подшипниках: крышки —врезные, правый подшипник— «плавающий»
Рис. 7.5.4. Вал установлен на двух радиально-упорных шарикоподшипниках;левый подшипник— «плавающий»
Рис. 7.5.5 Червячный вал установлен на двух конических роликоподшипниках; правый подшипник— «плавающий» (радиальный однорядный)
93
В качестве плавающей опоры (б) выбирают ту, которая воспринимает меньшую радиальную нагрузку (рис. 7.5.4, 7.5.5). При значительных расстояниях между опорами для увеличения жесткости фиксирующей опоры часто устанавливают два однорядных радиально-упорных шарикоподшипника (рис. 7.5.4) или два конических роликоподшипника (рис. 7.5.5). Такая установка характерна для червячных редукторов (для вала червяка).
В узлах, спроектированных по схеме 2, наружные кольца подшипников упираются в торцы крышек, а торцы внутренних колец – в буртики вала (рис. 7.5.6, 7.5.7, 7.5.8).
Во избежание защемления тел качения от температурных деформаций предусматривают зазор (а), превышающий тепловое удлинение:
a > ∆l =α(t1 −t0 )l ,
где α = 12*10-6 – коэффициент линейного расширения стали 1/°С; t0 – начальная температура вала и корпуса, °С; t1 – рабочая температура вала и корпуса, °С; l – расстояние между опорами, мм.
Рис. 7.5.6. Вал-шестерня установлен на радиальных подшипниках «враспор»
Рис. 7.5.7.Вал установлен на радиальных подшипниках; крышки врезные
Для радиальных шарикоподшипников при обычном перепаде температур вала и окружающей среды принимают а≈ 0,2 - 0,5 мм. Регулируют зазор с помощью мерных прокладок (б) между торцовыми поверхностями корпуса
94
и крышками (рис. 13.31). Схема 2 имеет ряд преимуществ: корпус может быть выполнен со сквозной расточкой с одной установки, без заплечиков, стаканов и уступов, что обеспечивает большую точность посадочных мест; число деталей в узле сокращается; удобен монтаж и регулировка узла. Следует отметить и недостатки данной схемы: необходимость назначения более жестких допусков на линейные размеры, возможность защемления тел качения при больших температурных деформациях.
Рис. 7.5.8. Промежуточный вал редуктора установлен на радиальных шарикоподшипниках; крышки врезные
В узлах на рис. 7.5.7 и 7.5.8 подшипники крепят закладными крышками; необходимый зазор а регулируют компенсаторным кольцом б.
Рис. 7. 5.9. Вал-шестерня установлен на радиально-упорных шарикоподшипниках (враспор)
95
Рис. 7. 5.10. Вал конического редуктора установлен на конических роликоподшипниках, поставленных враспор
Схему 2 – с осевой фиксацией подшипников враспор следует применять для сравнительно коротких валов, используя радиально-упорные шариковые или роликовые подшипники (регулируемые). Такие подшипники (без предварительного натяга) допускают регулирование осевых зазоров в необходимых пределах при их монтаже и в процессе эксплуатации. Тепловые удлинения вала не должны полностью выбирать осевые зазоры. Конструкция таких опор представлена на рис. 7.5.8, 7.5.9, 7.5.10. В узлах рис. 7.5.9, 7.5.10 осе-
вой зазор регулируется комплектом металлических прокладок б толщиной 0,05
– 0,5 мм, установленных между корпусом (стаканом) и крышкой.
Регулировки осевого зазора в узле рис. 7.5.11 осуществляются винтом 1, шайбой стопорной 2 и шайбой-упором 3.
Рис. 7.5.11. Вал установлен на конических роликоподшипниках; крышки врезные
Подшипниковые узлы с радиально-упорными подшипниками, поставленными враспор, рекомендуется применять при отношении l/d = 6 - 8 (рис. 7.5.10, 7.5.11). Жесткость опор с радиально-упорными подшипниками в большой степени зависит от схемы установки их в узле.
96
Рис. 7.5.12. Установка двух радиально-упорных подшипников, поставленных: а — враспор; 6 — врастяжку
На рис. 7.5.12 показаны две схемы установки радиально -упорных подшипников, поставленных враспор и врастяжку. При одинаковом размере Б величина опорной базы L2 значительно больше L1 .
Рис. 7.5.13. Вал-шестерня на конических роликоподшипниках, поставленных врастяжку
На рис. 7.5.13 показан узел входного вала-шестерни конического редуктора: подшипники поставлены врастяжку. За счёт увеличения базового размера L обеспечивается большая жёсткость узла. Ориентировочно можно принимать
L / l = 2-3.
Главное значение для правильной работы радиально-упорных подшипников имеет осевой предварительный натяг. Правильно выбранный натяг обеспечивает плотное прилегание тел качения к беговым дорожкам, уменьшает износ поверхностей качения, повышает нагружаемость и долговечность подшипников, предупреждает вращение шариков под действием гироскопических моментов и, следовательно, снижает коэффициент трения.
Чрезмерный натяг столь же опасен, как и недостаточный, так как вызывает защемление тел качения, перегрузку поверхностей качения и повышенное тепловыделение.
97
Натяг регулируют путем затяжки гаек до получения беззазорного, но достаточно легкого вращения.
Если к деталям присоединены какие-либо механизмы, исключающие возможность проворачивания, то гайку затягивают тарированным моментом. При этом надо учитывать переменность трения в резьбе и на посадочной поверхности затягиваемой обоймы. Повышенное трение может поглощать большую часть силы затяжки.
При пружинном предварительном натяге в систему вводят спиральные или тарельчатые пружины, обеспечивающие натяг практически постоянной величины, почти независимо от износа поверхностей качения, колебаний линейных размеров и тепловых деформаций.
В схеме пружинного натяга на рис. 7.5.14, а подшипник 1 жестко закреплен на валу и в корпусе; подшипник 2 плавает наружной обоймой в корпусе. Плавающая обойма нагружена пружинами, создающими в обоих подшипниках постоянный натяг.
Конструкция б отличается от предыдущей тем, что подшипник 2 плавает внутренней обоймой на валу.
Рис. 7.5.14. Схемы предварительного пружинного натяга
Недостаток обеих конструкций состоит в том, что вал жестко зафиксирован только в одном направлении (светлые стрелки). В противоположном направлении вал фиксируется только силами пружин и при осевой нагрузке, превышающей силу пружин, может перемещаться в пределах зазора s в натяжном устройстве.
98
Практически беззазорную фиксацию обеспечивает конструкция в, где подшипники установлены с предварительным натягом путем затяжки на внутреннюю дистанционную втулку 3, длина которой несколько меньше длины внешней дистанционной втулки 4. Натяг создается спиральной пружиной, действующей на наружные обоймы подшипников.
Так как подшипники установлены в корпусе жестко, то конструкцию применяют при небольших расстояниях между подшипниками, когда тепловые деформации невелики.
При больших расстояниях фиксирующую опору выполняют в виде спаренных радиально-упорных подшипников 5 с пружинным предварительным натягом (вид г). Вторую опору делают плавающей в виде одиночного ради- ально-упорного подшипника 6 с пружинным натягом или в виде сдвоенных радиально-упорных подшипников 7 (вид д) с предварительным натягом.
Особенно важно правильно регулировать натяг при установке роликовых ра- диально-упорных подшипников. При правильном натяге подшипники этого типа могут нести большие радиальные и осевые нагрузки при умеренных частотах вращения. Ввиду отсутствия зазоров между телами качения и беговыми дорожками конические роликовые подшипники хорошо выдерживают ударные нагрузки, что обусловливает их применение в тяжелонагруженных узлах (ступицы автомобильных колес, буксы вагонных осей, валы прокатных станов). В опорах, где преобладают радиальные нагрузки, применяют подшипники с центральным углом конуса 15-25°, а при повышенных осевых нагрузках – с
углом 30-60°.
99
Рис. 7.5.15. Схемы регулирования натяга для роликовых радиально-упорных подшипников
Приемы регулирования натяга конических роликовых подшипников показаны на рис. 7.5.15, а – г (схема врастяжку) и д – и (схема враспор).
Регулирование натяга с помощью мерных шайб 1, устанавливаемых зa обоймами (виды а, б, д), требующее демонтажа переднего подшипника, применяют только в узлах, не нуждающихся в частой регулировке : легкие условия работы, подшипники с большим углом конуса). В конструкции е с регулировочными шайбами 2, устанавливаемыми перед обоймами или под затяжными крышками (вид ж), для регулирования достаточно снять крышки. В узлах, где требуется периодическая подтяжка, применяют затяжку внутренних (вид в) или наружных (вид з) обойм с помощью кольцевых гаек.
Силу затяжки обычно контролируют по легкости вращения. При необходимости бесступенчатого регулирования гайки стопорят контргайками. Достаточно тонкую регулировку обеспечивает стопорение лепестковыми шайбами, отличающееся большей надежностью. Конструкция и с центральным регулировочным (пломбируемым) болтом 3 допускает регулирование без демонтажа узла. На виде г показана система пружинного натяга обеспечивающая длительную работу узла без подтяжки.
100
При монтаже однорядных упорных подшипников на вертикальных валах не рекомендуется центрировать свободное (т. е. сидящее на валу с зазором) кольцо 1 в корпусе ( 7.5.16,а), так как из-за практически неизбежной несоосности центрирующих поверхностей на валу и в корпусе шарики могут сместиться с оси симметрии беговых дорожек и правильная работа подшипника нарушится. Целесообразно центрировать одно из колец 2 на валу (вид б) или 3 в корпусе (вид в), а другому дать свободу поперечного перемещения. Под действием нагрузки (а на стоянках под действием силы тяжести вала) свободное кольцо самоцентрируется относительно шариков.
Рис. 7.5.16. Установка упорных подшипников на вертикальных валах
Для предотвращения изгиба колец подшипника под нагрузкой рекомендуется увеличивать диаметр опорных поверхностей вала и корпуса по крайней мере до средней окружности шариков (конструкция а неправильная; б, в – правильные).
В тяжелонагруженных опорах целесообразно применять самоустанавливающиеся упорные подшипники со сферическими опорными поверхностями. Самоустанавливаемость опор устраняет влияние перекосов, торцового биения опорных буртиков и т. д., способствует равномерному нагружению шариков и увеличивает долговечность подшипника.
Рис. 7.5.17. Самоустанавливающиеся упорные подшипники
При установке упорных подшипников в сочетании со сферическими самоустанавливающимися радиальными подшипниками нельзя применять упорные подшипники с плоскими поверхностями (рис. 7.5.17, а), препятствующими самоустановке. Необходимо применять упорные подшипники со сферической опорной поверхностью или устанавливать плоские подшипники на сферических шайбах (вид б). Центр сферы шайбы опорной поверхности должен совпадать с центром сферы радиального подшипника.
При установке однорядных упорных подшипников на горизонтальных валах необходима осевая фиксация вала в направлении, противоположном дей-
101